RU2565503C2 - Underwater data communication system and data communication method - Google Patents
Underwater data communication system and data communication method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2565503C2 RU2565503C2 RU2013155195/08A RU2013155195A RU2565503C2 RU 2565503 C2 RU2565503 C2 RU 2565503C2 RU 2013155195/08 A RU2013155195/08 A RU 2013155195/08A RU 2013155195 A RU2013155195 A RU 2013155195A RU 2565503 C2 RU2565503 C2 RU 2565503C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- underwater
- modem
- low
- data
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 105
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 41
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 13
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
- H04L5/14—Two-way operation using the same type of signal, i.e. duplex
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/02—Surface sealing or packing
- E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof
- E21B33/035—Well heads; Setting-up thereof specially adapted for underwater installations
- E21B33/0355—Control systems, e.g. hydraulic, pneumatic, electric, acoustic, for submerged well heads
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/50—Systems for transmission between fixed stations via two-conductor transmission lines
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Telephonic Communication Services (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Transceivers (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
- Communication Control (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к подводной системе обмена данными для обеспечения обмена данными между надводной системой управления и подводной установкой, а также к способу обмена данными.The invention relates to an underwater data exchange system for providing data exchange between a surface control system and an underwater installation, as well as to a data exchange method.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
В прибрежных нефтяных и газовых месторождениях часто используют нефтяные платформы. При работе прибрежных нефтяных платформ часто возникает необходимость установки электронного оборудования под водой, например, для управления функциями оборудования для фонтанной эксплуатации или подводного противовыбросового оборудования. В последнее время устанавливают подводное технологическое оборудование, в котором технологические агрегаты, такие как насосы и газовые компрессоры с электрическим приводом располагают на океанском дне. Подводное технологическое оборудование может быть обеспечено электрической сетью, а также системами управления, контроля и связи.Offshore oil and gas fields often use oil platforms. When operating offshore oil platforms, it is often necessary to install electronic equipment underwater, for example, to control the functions of equipment for fountain operation or underwater blowout control equipment. Recently, underwater technological equipment has been installed in which technological units such as electric pumps and gas compressors are placed on the ocean floor. Underwater technological equipment can be provided with an electric network, as well as control, monitoring and communication systems.
В этих обоих примерах подводная установка расположена на океанском дне. Эта подводная установка содержит электронное оборудование, контроль и/или управление которым может осуществляться надводной системой управления, которая может базироваться на морском плавучем средстве, например корабле или платформе, либо может находиться на берегу. Подводная установка может содержать, например, модуль регулирования давления в скважине (WCM) или модуль управления манифольдом (MCM).In both of these examples, the underwater installation is located on the ocean floor. This subsea installation contains electronic equipment, the control and / or control of which can be carried out by a surface control system, which can be based on a marine floating vehicle, such as a ship or platform, or can be located ashore. The subsea installation may comprise, for example, a well pressure control module (WCM) or a manifold control module (MCM).
В традиционной системе связь между надводной системой управления и указанным модулем подводной установки обычно основана на стандарте модема AFSK (тональная частотная манипуляция), таком как Bell 202. Благодаря использованию модема Bell 202 в надводной системе управления и другого модема Bell 202 подводной установки, который подсоединен к соответствующему модулю, может быть достигнута скорость пересылки данных порядка 1200 Бод в полудуплексном режиме. Если к надводному модему подсоединить несколько подводных модемов Bell 202, то для каждого подводного модема можно получить скорость пересылки данных, составляющую 1200 Бод, поделенную на количество подводных модемов. Следовательно, пересылка данных становится медленнее, и ее скорость трудно повысить. Таким образом, имеется все возрастающая потребность в контроле и управлении подводными установками, для которых требуется более высокая пропускная способность при пересылке данных от датчиков, а также управляющих сигналов между подводными и надводными сооружениями. Обновление существующей инфраструктуры, например, модемов в подводных управляющих модулях и линии передачи данных в шлангокабеле является весьма затратным процессом.In a traditional system, the communication between the surface control system and said subsea installation module is usually based on the AFSK (Tone Frequency Shift Keying) modem standard, such as Bell 202. By using the Bell 202 modem in the surface control system and another Bell 202 underwater installation modem that is connected to to the corresponding module, a data transfer rate of the order of 1200 Baud in half-duplex mode can be achieved. If you connect several Bell 202 submarine modems to the surface modem, then for each submarine modem you can get a data transfer speed of 1200 Baud divided by the number of underwater modems. Consequently, data transfer becomes slower, and its speed is difficult to increase. Thus, there is an increasing need for monitoring and control of underwater installations, which require higher throughput when sending data from sensors, as well as control signals between underwater and surface structures. Upgrading existing infrastructure, such as modems in underwater control modules and data lines in umbilicals, is a very costly process.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Соответственно имеется потребность в усовершенствованной системе подводной связи, которая позволит обеспечить обмен данными с более высокой пропускной способностью и которая может быть реализована экономически эффективным образом.Accordingly, there is a need for an improved underwater communication system that will allow for the exchange of data with a higher throughput and which can be implemented in a cost-effective manner.
Эта потребность удовлетворяется признаками изобретения, отраженными в независимых пунктах формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения описываются варианты изобретения.This need is satisfied by the features of the invention reflected in the independent claims. The dependent claims describe embodiments of the invention.
Согласно одному аспекту изобретения предложена подводная система обмена данными для обеспечения обмена данными между надводной системой управления и подводной установкой. Надводная система управления содержит надводный низкочастотный модем, адаптированный для выполнения обмена данными в первом частотном диапазоне, подводная установка содержит подводный низкочастотный модем, адаптированный для выполнения обмена данными в первом частотном диапазоне. Надводный низкочастотный модем соединен с подводным низкочастотным модемом линией передачи данных шлангокабеля, который соединяет надводную систему управления с подводной установкой. Подводная система обмена данными содержит надводный высокочастотный модем, адаптированный для компоновки в надводной системе управления и выполнения обмена данными во втором частотном диапазоне, и подводный высокочастотный модем, адаптированный для компоновки в подводной установке и выполнения обмена данными во втором частотном диапазоне. Частоты второго частотного диапазона больше частот первого частотного диапазона. Кроме того, подводная система обмена данными содержит надводный частотный мультиплексор, адаптированный для соединения надводного низкочастотного модема и надводного высокочастотного модема с линией передачи данных, и подводный частотный мультиплексор, адаптированный для соединения подводного низкочастотного модема и подводного высокочастотного модема с линией передачи данных. Надводный и подводный частотные мультиплексоры сконфигурированы так, что они позволяют обеспечить одновременную передачу данных между надводным и подводным низкочастотными модемами в первом частотном диапазоне и между надводным и подводным высокочастотными модемами во втором частотном диапазоне по линии передачи данных.According to one aspect of the invention, there is provided an underwater data exchange system for providing data exchange between a surface control system and an underwater installation. The surface control system comprises a surface low frequency modem adapted to perform data exchange in the first frequency range, an underwater installation comprises an underwater low frequency modem adapted to perform data exchange in the first frequency range. The surface low-frequency modem is connected to the underwater low-frequency modem by a umbilical data line that connects the surface control system to the underwater installation. The underwater data exchange system contains a surface high-frequency modem adapted for layout in a surface control system and perform data exchange in the second frequency range, and an underwater high-frequency modem adapted for layout in an underwater installation and exchange data in the second frequency range. The frequencies of the second frequency range are greater than the frequencies of the first frequency range. In addition, the underwater data exchange system includes a surface frequency multiplexer adapted to connect a surface low frequency modem and a surface high frequency modem to a data line, and an underwater frequency multiplexer adapted to connect a surface underwater low frequency modem and an underwater high frequency modem to a data line. The surface and underwater frequency multiplexers are configured so that they allow simultaneous data transmission between the surface and underwater low frequency modems in the first frequency range and between the surface and underwater high frequency modems in the second frequency range via the data line.
Использование второго более высокого частотного диапазона для обмена данными позволяет обеспечить обмен данными с более высокой скоростью. Так как при обмене данными во втором частотном диапазоне используется та же самая линия передачи данных, что и при обмене данными в первом низкочастотном диапазоне, подводная система обмена данными может быть реализована с использованием существующего шлангокабеля. Следовательно, можно сократить расходы на обновление существующей системы обмена данными. Кроме того, нет необходимости изменять местоположение модулей подводной установки, которые используют указанные низкочастотные модемы, и они могут продолжать работать. Это также уменьшает затраты на реализацию подводной системы обмена данными в существующей подводной инфраструктуре.The use of a second higher frequency range for data exchange allows for data exchange at a higher speed. Since when exchanging data in the second frequency range, the same data line is used as when exchanging data in the first low-frequency range, an underwater data exchange system can be implemented using an existing umbilical. Therefore, it is possible to reduce the cost of updating an existing data exchange system. In addition, there is no need to change the location of the submarine installation modules that use these low-frequency modems, and they can continue to work. It also reduces the cost of implementing an underwater data exchange system in existing underwater infrastructure.
Таким образом, подводную систему обмена данными можно использовать для повышения пропускной способности обмена данными в традиционной системе без нарушения ее работы, например, эта подводная система передачи данных может функционировать совместно с традиционной системой. Кроме того, возможно пошаговое обновление подводной установки, например, путем последовательной замены модулей, использующих связь в низкочастотном диапазоне, на модули, имеющие высокочастотный модем.Thus, the underwater data exchange system can be used to increase the throughput of data exchange in a traditional system without disrupting its operation, for example, this underwater data transmission system can function in conjunction with a traditional system. In addition, it is possible to step-by-step update an underwater installation, for example, by successively replacing modules using communication in the low-frequency range with modules having a high-frequency modem.
Заметим, что нет необходимости осуществлять связь во всем соответствующем частотном диапазоне, а связь может осуществляться в полосе частот, находящейся в этом соответствующем диапазоне. Низкочастотный модем и высокочастотный модем также могут называться первым модемом и вторым модемом соответственно.Note that there is no need to communicate in the entire corresponding frequency range, and communication can be carried out in the frequency band located in this corresponding range. The low frequency modem and high frequency modem may also be called the first modem and the second modem, respectively.
В одном варианте первый и второй частотные диапазоны сконфигурированы так, что они не перекрываются. Первый частотный диапазон может находиться, например, ниже пороговой частоты, а второй частотный диапазон может находиться выше этой пороговой частоты. Указанная пороговая частота может находиться в диапазоне примерно от 10 кГц до примерно 150 кГц. Таким образом, можно избежать взаимных помех между сигналами связи в разных частотных диапазонах.In one embodiment, the first and second frequency ranges are configured so that they do not overlap. The first frequency range may be, for example, below the threshold frequency, and the second frequency range may be above this threshold frequency. The specified threshold frequency may be in the range from about 10 kHz to about 150 kHz. Thus, mutual interference between communication signals in different frequency ranges can be avoided.
Первый частотный диапазон может находиться, например, в диапазоне примерно от 1 кГц до примерно 5 кГц. Второй частотный диапазон может находиться, например, в диапазоне примерно от 50 кГц до примерно 10 МГц. Используя частоты, находящиеся во втором частотном диапазоне, высокочастотные модемы могут выполнять передачу данных с высокими скоростями.The first frequency range may be, for example, in the range of from about 1 kHz to about 5 kHz. The second frequency range may be, for example, in the range from about 50 kHz to about 10 MHz. Using frequencies in the second frequency range, high-frequency modems can transmit data at high speeds.
В одном примере частотный мультиплексор представляет собой диплексор. Конечно, также возможны другие конфигурации, в которых дополнительные частотные диапазоны мультиплексируются в линию передачи данных.In one example, the frequency multiplexer is a diplexer. Of course, other configurations are also possible in which additional frequency ranges are multiplexed into the data line.
Диплексор может представлять собой пассивный диплексор. В этом случае он не нуждается в электропитании для своей работы.The diplexer may be a passive diplexer. In this case, he does not need power for his work.
Каждый частотный мультиплексор можно адаптировать для мультиплексирования сигналов обмена данными, принимаемых от соответствующего низкочастотного модема и соответствующего высокочастотного модема, в линию передачи данных и демультиплексирования сигнала связи, принятого по линии передачи данных, в сигнал связи в первом частотном диапазоне для его передачи на соответствующий низкочастотный модем, и сигнал связи во втором частотном диапазоне для его передачи на соответствующий высокочастотный модем. Благодаря использованию разных частотных диапазонов частотный мультиплексор может таким образом комбинировать сигналы, принятые от подсоединенных модемов, и разделять сигналы, принятые по линии передачи данных таким образом, что каждый модем будет получать сигнал соответствующего частотного диапазона связи.Each frequency multiplexer can be adapted to multiplex the data exchange signals received from the corresponding low-frequency modem and the corresponding high-frequency modem into a data line and demultiplex the communication signal received on the data line to a communication signal in the first frequency range for transmission to the corresponding low-frequency modem , and a communication signal in the second frequency range for transmission to the corresponding high-frequency modem. By using different frequency ranges, the frequency multiplexer can thus combine the signals received from the connected modems and separate the signals received on the data line so that each modem receives a signal of the corresponding communication frequency range.
В одном варианте каждый частотный мультиплексор содержит первый интерфейс для соответствующего низкочастотного модема, второй интерфейс для соответствующего высокочастотного модема и третий интерфейс для линии передачи данных. Кроме того, частотный мультиплексор содержит фильтр нижних частот или полосовой фильтр, адаптированный для пропускания частот первого частотного диапазона и подсоединенный между первым интерфейсом и третьим интерфейсом, и фильтр высоких частот или полосовой фильтр, адаптированный для пропускания частот второго частотного диапазона и подсоединенный между вторым интерфейсом и третьим интерфейсом. Указанные фильтры могут быть реализованы в виде пассивных элементов и могут обеспечить эффективное мультиплексирование или демультиплексирование сигналов связи.In one embodiment, each frequency multiplexer comprises a first interface for a corresponding low frequency modem, a second interface for a corresponding high frequency modem, and a third interface for a data link. In addition, the frequency multiplexer comprises a low-pass filter or a band-pass filter adapted to pass the frequencies of the first frequency range and connected between the first interface and the third interface, and a high-pass filter or a band-pass filter adapted to pass the frequencies of the second frequency range and connected between the second interface and third interface. These filters can be implemented as passive elements and can provide efficient multiplexing or demultiplexing of communication signals.
В дополнительном варианте надводный и подводный высокочастотные модемы адаптированы для выполнения обмена данными между собой с использованием схемы ортогонального мультиплексирования с частотным разделением (OFDM). В указанной схеме связи может использоваться одна полоса частот для передачи данных, и достигаются высокие скорости передачи данных.In an additional embodiment, the surface and underwater high-frequency modems are adapted to perform data exchange with each other using an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme. In this communication scheme, one frequency band can be used for data transmission, and high data rates are achieved.
Надводный и подводный высокочастотные модемы могут быть адаптированы, например, для использования полосы частот, находящейся внутри диапазона примерно от 50 кГц до примерно 10 МГц для связи, причем этот частотный диапазон разделен на частотно мультиплексированные каналы, где каждый канал имеет заранее определенную полосу частот. Полоса частот для каждого канала может составлять, например, примерно от 3 до 5 кГц. Всего может быть обеспечено от 100 до 300 каналов, причем указанная схема имеет преимущество, заключающееся в том, что при воздействии помех на конкретный канал или т.п., другие каналы можно продолжать использовать для передачи данных, поддерживая тем самым скорость передачи. Таким образом, использование высокочастотных модемов может обеспечить скорости передачи данных свыше 0,5 Мбит/c (мегабит в секунду) или даже выше 1 Мбит/с.The surface and underwater high frequency modems can be adapted, for example, to use a frequency band within the range of about 50 kHz to about 10 MHz for communication, this frequency range being divided into frequency multiplexed channels, where each channel has a predetermined frequency band. The frequency band for each channel may be, for example, from about 3 to 5 kHz. Altogether, from 100 to 300 channels can be provided, and this scheme has the advantage that when interference occurs on a specific channel or the like, other channels can continue to be used for data transmission, thereby maintaining the transmission rate. Thus, the use of high-frequency modems can provide data transfer rates in excess of 0.5 Mbps (megabits per second) or even higher than 1 Mbps.
В еще одном варианте подводная система связи дополнительно содержит подводный модуль распределения сигналов, соединенный с линией передачи данных. Подводный низкочастотный модем и по меньшей мере один дополнительный низкочастотный модем подсоединены к этому подводному модулю распределения сигналов. Эти низкочастотные модемы могут реализовать схему многоточечной связи, обеспечивающую передачу данных между надводным низкочастотным модемом и каждым из подводных низкочастотных модемов. Соответственно благодаря использованию только одного надводного модема и одной линии передачи данных можно осуществлять связь с несколькими управляющими модулями, соединенными с упомянутыми подводными низкочастотными модемами. Частотный мультиплексор может являться частью подводного модуля распределения сигналов или может быть подсоединен между подводным модулем распределения сигналов и линией передачи данных.In yet another embodiment, the underwater communication system further comprises an underwater signal distribution module connected to a data line. An underwater low-frequency modem and at least one additional low-frequency modem are connected to this underwater signal distribution module. These low-frequency modems can implement a multipoint communication scheme that provides data transfer between the surface low-frequency modem and each of the underwater low-frequency modems. Accordingly, by using only one surface modem and one data line, it is possible to communicate with several control modules connected to said underwater low-frequency modems. The frequency multiplexer may be part of an underwater signal distribution module or may be connected between an underwater signal distribution module and a data line.
В следующем варианте подводная система связи. кроме того, содержит подводный модуль распределения сигналов, соединенный с линией передачи данных. С этим подводным модулем распределения сигналов соединены упомянутый подводный высокочастотный модем и по меньшей мере один дополнительный подводный высокочастотный модем. Подводный модуль распределения сигналов может содержать умножитель доступа, адаптированный для обеспечения многоточечной связи между надводным высокочастотным модемом и каждым из подводных высокочастотных модемов. Соответственно с помощью одного надводного высокочастотного модема и одной линии передачи данных становится возможным реализовать несколько двухточечных соединений с подводными высокочастотными модемами, что дает возможность обеспечить связь с несколькими управляющими модулями подсоединенной к ним подводной установки. Это является особенным преимуществом, так как благодаря высоким скоростям пересылки данных, достигаемым высокочастотными модемами, по шлангокабелю можно переслать больший объем данных или получить больший объем данных от отдельных управляющих модулей без увеличения количества подводных высокочастотных модемов, присутствие которых приводит к значительной задержке. Опять же, частотный мультиплексор может быть частью подводного модуля распределения сигналов, либо он может быть подсоединен между подводным модулем распределения сигналов и линией передачи данных.In the next embodiment, the underwater communication system. further comprises an underwater signal distribution module coupled to a data line. Said subsea high-frequency modem and at least one additional subsea high-frequency modem are connected to this underwater signal distribution module. The underwater signal distribution module may include an access multiplier adapted to provide multipoint communication between the surface high-frequency modem and each of the underwater high-frequency modems. Accordingly, using one surface-mounted high-frequency modem and one data line, it becomes possible to realize several point-to-point connections with underwater high-frequency modems, which makes it possible to communicate with several control modules of an underwater installation connected to them. This is a particular advantage, since due to the high data transfer speeds achieved by high-frequency modems, a larger amount of data can be sent via a umbilical or more data can be received from individual control modules without increasing the number of underwater high-frequency modems, the presence of which leads to a significant delay. Again, the frequency multiplexer can be part of an underwater signal distribution module, or it can be connected between the underwater signal distribution module and the data line.
Конечно, также возможно сочетание вышеупомянутых подводных модулей распределения сигналов, например, в одном подводном модуле распределения сигналов, что позволяет обеспечить обмен данными с несколькими подводными низкочастотными модемами и подводными высокочастотными модемами.Of course, it is also possible to combine the aforementioned subsea signal distribution modules, for example, in one subsea signal distribution module, which allows data exchange with several underwater low-frequency modems and underwater high-frequency modems.
В одном варианте подводный высокочастотный модем соединен с модулем управления давлением в скважине (WCM) или модулем управления манифольдом (MCM) или его частью. Подводный высокочастотный модем сконфигурирован для подачи данных, принимаемых по линии передачи данных, на модуль управления давлением в скважине или на модуль управления манифольдом соответственно.In one embodiment, the subsea high-frequency modem is connected to a well pressure control module (WCM) or a manifold control module (MCM) or part thereof. The underwater high-frequency modem is configured to supply data received via the data line to the well pressure control module or to the manifold control module, respectively.
Аналогичным образом подводный низкочастотный модем может быть соединен с модулем MCM или модулем WCM либо являться их частью. Низкочастотные модемы, кроме того, могут быть сконфигурированы для обмена данными с использованием схемы связи с тональной частотной манипуляцией (AFSK). Надводный и подводный низкочастотные модемы могут представлять собой, например, модемы Bell 202.Similarly, an underwater low-frequency modem can be connected to or be part of the MCM or WCM. Low-frequency modems can also be configured to exchange data using a tone frequency shift keying (AFSK) communication circuit. Above-water and underwater low-frequency modems can be, for example, Bell 202 modems.
В тех же вариантах подводная система обмена данными может содержать любую из вышеупомянутых компонент, такую как подводные/надводные низкочастотные модемы, линию передачи данных, модуль WCM или модуль MCM либо т.п.In the same embodiments, the underwater communication system may comprise any of the aforementioned components, such as underwater / surface low frequency modems, a data line, a WCM module or an MCM module, or the like.
Еще один аспект изобретения обеспечивает способ выполнения обмена данными между надводной системой управления и подводной установкой, где надводная система управления содержит надводный низкочастотный модем и где подводная установка содержит подводный низкочастотный модем. Надводный низкочастотный модем соединен с подводным низкочастотным модемом линией передачи данных шлангокабеля, который соединяет надводную систему управления с подводной установкой. Способ содержит шаги выполнения обмена данными между надводным и подводным низкочастотными модемами в первом частотном диапазоне и выполнения обмена данными между надводным высокочастотным модемом, скомпонованным в надводной системе управления, и подводным высокочастотным модемом, скомпонованным в подводной установке, во втором частотном диапазоне, где частоты второго частотного диапазона больше частот первого частотного диапазона. Надводный низкочастотный модем и надводный высокочастотный модем подсоединены к линии передачи данных подводным частотным мультиплексором, а подводный низкочастотный модем и подводный высокочастотный модем соединены с линией передачи данных подводным частотным мультиплексором. Способ дополнительно содержит выполнение частотного мультиплексирования и демультиплексирования каждым из надводных и подводных частотных мультиплексоров, что позволяет осуществлять одновременный обмен данными между надводными и подводными низкочастотными модемами в первом частотном диапазоне и между надводными и подводными высокочастотными модемами во втором частотном диапазоне по линии передачи данных.Another aspect of the invention provides a method for performing data exchange between a surface control system and an underwater installation, where the surface control system comprises a surface low frequency modem and where the underwater installation comprises an underwater low frequency modem. The surface low-frequency modem is connected to the underwater low-frequency modem by a umbilical data line that connects the surface control system to the underwater installation. The method comprises the steps of exchanging data between a surface and underwater low-frequency modems in a first frequency range and performing data exchange between a surface high-frequency modem arranged in a surface control system and an underwater high-frequency modem arranged in an underwater installation in a second frequency range, where the frequencies of the second frequency range is greater than the frequencies of the first frequency range. The surface low-frequency modem and the surface high-frequency modem are connected to the data line by the underwater frequency multiplexer, and the underwater low-frequency modem and the underwater high-frequency modem are connected to the data line by the underwater frequency multiplexer. The method further comprises performing frequency multiplexing and demultiplexing with each of the surface and underwater frequency multiplexers, which allows simultaneous data exchange between surface and underwater low frequency modems in the first frequency range and between surface and underwater high frequency modems in the second frequency range over the data line.
При использовании этого способа можно достичь преимуществ, аналогичных преимуществам, подчеркнутым выше в связи с подводной системой обмена данными.By using this method, advantages similar to those highlighted above in connection with an underwater data exchange system can be achieved.
В одном варианте способ выполняется подводной системой связи, сконфигурированной, как было упомянуто выше, например сконфигурированной в соответствии с любым из выше упомянутых аспектов и вариантов применительно к подводной системе обмена данными.In one embodiment, the method is performed by an underwater communication system configured as mentioned above, for example, configured in accordance with any of the above aspects and options with respect to the underwater communication system.
Частотный мультиплексор, упомянутый в данном способе, может, например, быть сконфигурирован в вышеописанном виде. Аналогичным образом, частотные диапазоны, упомянутые в данном способе, могут быть сконфигурированы, как упоминалось выше. Также данный способ может выполняться в системе, содержащей подводный модуль распределения сигналов, подсоединенный к нескольким любым подводным низкочастотным модемам или нескольким подводным высокочастотным модемам, либо к тем и другим, в соответствующих конфигурациях, в общих чертах описанных выше.The frequency multiplexer mentioned in this method can, for example, be configured in the form described above. Similarly, the frequency ranges mentioned in this method can be configured, as mentioned above. Also, this method can be performed in a system containing an underwater signal distribution module, connected to several any underwater low-frequency modems or several underwater high-frequency modems, or to both, in the corresponding configurations, in general terms described above.
Признаки аспектов и вариантов изобретения, упомянутые выше, а также те, которые будут объяснены ниже, могут быть скомбинированы с любым другим признаком, если не указано обратное.The features of the aspects and embodiments of the invention mentioned above, as well as those that will be explained below, can be combined with any other feature, unless otherwise indicated.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Вышеизложенные и другие признаки и преимущества изобретения станут более очевидными при ознакомлении с последующим подробным описанием вместе с сопроводительными чертежами. На чертежах одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым элементам.The foregoing and other features and advantages of the invention will become more apparent upon reading the following detailed description together with the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements.
Фиг. 1 - блок-схема, иллюстрирующая подводную систему обмена данными согласно одному варианту изобретения;FIG. 1 is a block diagram illustrating an underwater data exchange system according to one embodiment of the invention;
фиг. 2 - блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию частотного мультиплексора, который можно использовать в вариантах подводной системы обмена данными;FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a frequency multiplexer that can be used in variants of an underwater data exchange system;
фиг. 3 - блок-схема, иллюстрирующая вариант подводной системы обмена данными, содержащей подводный модуль распределения сигналов, с которым соединены несколько подводных низкочастотных модемов и несколько подводных высокочастотных модемов;FIG. 3 is a block diagram illustrating an embodiment of an underwater data exchange system comprising an underwater signal distribution module to which several underwater low frequency modems and several underwater high frequency modems are connected;
фиг. 4 - блок-схема, иллюстрирующая способ согласно одному варианту изобретения.FIG. 4 is a flowchart illustrating a method according to one embodiment of the invention.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF OPTIONS OF THE INVENTION
Далее подробно описываются варианты осуществления изобретения, проиллюстрированные на сопроводительных чертежах. Должно быть ясно, что последующее описание носит исключительно иллюстративный характер и не является ограничением. Упомянутые чертежи являются лишь схематическими представлениями, причем элементы на этих чертежах не нуждаются масштабировании относительно друг друга. Заметим, что тот или иной вариант осуществления изобретения может содержать дополнительные компоненты, не показанные на чертежах. Связи между элементами, показанные на чертежах, также могут быть опосредованными, то есть могут быть реализованы через промежуточные элементы.Embodiments of the invention illustrated in the accompanying drawings are described in detail below. It should be clear that the following description is for illustrative purposes only and is not a limitation. The mentioned drawings are only schematic representations, and the elements in these drawings do not need to be scaled relative to each other. Note that one or another embodiment of the invention may contain additional components not shown in the drawings. The relationships between the elements shown in the drawings can also be indirect, that is, they can be implemented through intermediate elements.
На фиг. 1 показана подводная система 10 связи согласно варианту изобретения. Подводную систему 10 связи можно использовать для обновления существующих подводных систем связи.In FIG. 1 shows an
В примере на фиг. 1 надводная система 11 управления соединена с подводной установкой 12 с помощью шлангокабеля 13. Подводная система 11 управления может содержать одну или несколько систем 11 обработки данных, таких как компьютеры (не показаны), которые принимают данные от подводной установки 12 или которые выдают управляющие команды на подводную установку. Надводная система 11 управления может быть установлена, например, на морском плавучем средстве, таком как бурильное плавающее средство или нефтяная платформа, либо она может быть установлена на береговом пункте. Для выполнения обмена данными с подводной установкой 12 надводная система 11 управления содержит первый модем (низкочастотный модем) 21. Надводный модем 21 может функционировать, например, согласно стандарту AFSK. Модем 21 принимает цифровые сигналы от блока обработки данных и выполняет модуляцию аналогового сигнала в соответствии с цифровыми данными, чтобы осуществлять передачу цифровых данных.In the example of FIG. 1, the
Подводная установка 12 может быть частью головного узла скважины, подводного технологического оборудования или т.п. Она содержит первые подводные модемы (низкочастотные модемы) 22, которые могут, например, находиться на связи с модулем управления давлением в скважине (WCM) или модулем управления манифольдом (MCM). В примере, показанном на фиг. 1, подводная установка 12 содержит три подводных низкочастотных модема 22, которые соединены с модулем 40 распределения сигналов. Надводные низкочастотные модемы 21 осуществляют связь с одним или каждым из подводных низкочастотных модемов 22 путем передачи модулированного сигнала по линии 14 передачи данных, содержащейся в шлангокабеле 13. Линия 14 передачи данных является физической линией, например медной линией, выделенной для передачи данных. В других вариантах линия 14 передачи данных может использоваться для выполнения дополнительных функций в шлангокабеле 13.
Модемы 21 и 22 называются здесь «низкочастотными» модемами, поскольку они осуществляют друг с другом связь, используя частотный диапазон, частоты которого ниже частот частотного диапазона, используемого вторыми модемами (высокочастотные модемы) 31 и 32 для связи. Модемы 21 и 22 могут работать согласно стандарту AFSK, в частности согласно стандарту, называемому Bell 202. Модемы 21 и 22 могут, например, использовать тональный сигнал 1200 Гц для маркировки (как правило, двоичной единицей) и тональный сигнал 2200 Гц для паузы (как правило, двоичный нуль). В указанной конфигурации скорость пересылки данных между одним надводным низкочастотным модемом 21 и одним подводным низкочастотным модемом 22 может находиться в диапазоне от 1000 до 5000 Бод, например 1200 Бод, в полудуплексном режиме. Так как обмен данными для всех низкочастотных модемов 22 осуществляется по одной и той же линии 14 передачи данных, скорость передачи данных уменьшается при увеличении количества установленных подводных низкочастотных модемов 22. Путем подсоединения, например, 10 низкочастотных модемов 22 к линии 14 передачи данных для управления соответствующим количеством блоков WCM или MCM, каждый из этих блоков может осуществлять связь только с надводным центром управления с пропускной способностью при передаче данных, составляющей 120 Бод. Это очень низкая пропускная способность является результатом увеличенного интервала времени, находимого для загрузки данных или для приема управляющих команд в подводной установке 12.
При установке новых блоков, таких как блоки WCM и MCM, желательно увеличить пропускную способность пересылки данных. В варианте по фиг. 1 обеспечена таким образом подводная система 10 связи, которая содержит в надводном центре 11 управления надводный высокочастотный модем 31, а в подводной установке 12 подводный высокочастотный модем 32. Надводные и подводные высокочастотные модемы 31 и 32 осуществляют связь по той же линии 14 передачи данных, по которой осуществляют связь надводные и подводные низкочастотные модемы. Сигналы обмена данными модемами обоих типов передаются таким образом по одной и той же физической линии передачи, такой как медная линия или медный кабель. Соответственно шлангокабель 13 не требует замены при установке подводной системы 10 связи.When installing new blocks, such as WCM and MCM blocks, it is desirable to increase the throughput of data transfer. In the embodiment of FIG. 1, an
Кроме того, подводная система 10 связи обеспечивает надводный частотный мультиплексор 35 и подводный частотный мультиплексор 36. Они могут быть сконфигурированы в виде диплексоров, как это предполагается в последующем описании. Подводный диплексор 36 может, например, представлять собой часть подводного модуля 40 распределения сигналов, либо может быть подсоединен между этим модулем и линией 14 передачи данных. Надводный и подводный высокочастотные модемы 31 и 32 осуществляют связь, используя сигналы, частота которых находится во втором частотном диапазоне и превышает частоту первого частотного диапазона, в котором осуществляют связь модемы 21 и 22. Низкочастотные модемы 21 и 22 могут осуществлять связь, например, с помощью сигналов, частоты которых находятся в диапазоне от 1 кГц до примерно 5 кГц, например сигналы частотой 1200 и 2200 Гц, упомянутые выше. Сигналы связи, используемые высокочастотными модемами 31 и 32, могут, например, находиться в диапазоне примерно от 50 кГц до примерно 10 МГц. Использование каналов связи с указанными частотами имеет преимущество, состоящее в возможности достижения более высоких скоростей пересылки данных.In addition, the
В частности, высокочастотные модемы 31 и 32 можно адаптировать для выполнения обмена данными с использованием схемы OFDM. В указанной схеме мультиплексирование с частотным разделением можно использовать полосу частот, которую разделяют на несколько каналов, где каждый канал имеет определенную ширину в частотной области. Ширина полосы канала может находиться, например, между 3 и 5 кГц, например около 4 кГц. В конкретном варианте высокочастотных модемов 31 и 32 они адаптированы для использования от 100 до 300 каналов, например 200 каналов, с указанной шириной полосы. В примере полосы на 4 кГц с 200 каналами частотный диапазон, используемый для связи, достигает 200 кГц. Для обеспечения непрерывной низкочастотной связи низкочастотных модемов 21 и 22, например, без возмущений некоторое количество низкочастотных каналов блокируют и не используют для связи. Например, можно заблокировать первые 24 канала. При ширине полосы, составляющей 4 кГц на канал, получается частотный диапазон от 0 до 96 кГц, который не используется высокочастотными модемами 31 и 32. Таким образом, полоса частот, используемая для связи, расширяется от 96 кГц до 800 кГц. Использование схемы связи с OFDM дает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что при появлении возмущений или взаимных помех в одном или более каналов обмен данными может продолжаться через другие каналы. Хотя скорость передачи данных несколько уменьшится, связь может поддерживаться и нет необходимости ее завершения.In particular, the
В варианте, показанном на фиг. 1, первый частотный диапазон, используемый модемами 21 и 22 для связи, и второй частотный диапазон, используемый модемами 31 и 32 для связи, не перекрываются. Хотя модемы 21 и 22 используют для связи только несовпадающие частоты и потенциально боковые полосы в первом частотном диапазоне, модемы 31 и 32 используют общую полосу частот, лежащую внутри второго частотного диапазона.In the embodiment shown in FIG. 1, the first frequency range used by
Надводные и подводные диплексоры 35 и 36 позволяют обеспечить одновременную передачу сигналов связи модемов обоих типов по одной линии 14 передачи данных. Диплексор 35 объединяет сигналы связи, принятые от надводного низкочастотного модема 21 и надводного высокочастотного модема 31, и предает объединенный сигнал связи по линии 14 передачи данных на диплексор 36. Наоборот, сигнал обмена данными, принятый диплексором 35 по линии 14 передачи данных, разделяется диплексором 35 на низкочастотный сигнал связи (лежащий в низкочастотном диапазоне), который подается на надводный низкочастотный модем 21, и высокочастотный сигнал связи, лежащий во втором частотном диапазоне, который подается на надводный высокочастотный модем 31. Подводный диплексор 36, соединенный с подводным низкочастотным модемом, и подводный высокочастотный модем 32 работают соответствующим образом.Above and
Заметим, что в примере на фиг. 1 диплексоры 35 и 36 реализованы в виде пассивных аналоговых устройств. Это означает, что они не выполняют отдельно шагов разделения и объединения, а просто подсоединены между соответствующими двумя модемами и линией 14 передачи данных, и выполняют аналоговое разделение и объединение сигналов обмена данными разных частотных диапазонов.Note that in the example of FIG. 1
На фиг. 2 показана возможная конфигурация надводных и подводных диплексоров 35 и 36. Диплексор содержит первый интерфейс 51 для соответствующего низкочастотного модема и второй интерфейс 52 для соответствующего высокочастотного модема. Заметим, что между диплексором и соответствующим модемом может быть подсоединена компонента, распределяющая упомянутый сигнал на дополнительные модемы того же самого типа. Диплексор содержит третий интерфейс 53 для линии 14 передачи данных. Между интерфейсами 51 и 53 подсоединен фильтр 37 нижних частот или полосовой фильтр, который пропускает частоты первого частотного диапазона. В вышеописанной конфигурации низкочастотных модемов фильтр 37 нижних частот или полосовой фильтр может, например, пропускать сигналы с частотой 1200 и 2000 Гц.In FIG. 2 shows a possible configuration of surface and
Между интерфейсами 52 и 53 подсоединен фильтр 38 верхних частот или полосовой фильтр, который адаптирован для пропускания частот второго частотного диапазона. Фильтр 38 верхних частот или полосовой фильтр может, например, быть адаптирован для пропускания полосы частот, используемой высокоскоростными модемами 31 и 32 для связи, например, полосы частот связи схемы OFDM.Between the
Компонента 39 объединяет сигналы, полученные от упомянутых фильтров, или разделяет сигнал, принятый из линии передачи данных. Стрелки, показанные на фиг. 2, иллюстрируют ситуацию, когда сигналы обмена данными принимаются от высокочастотных и низкочастотных модемов, так что блок 39 действует в качестве объединителя. Он суммирует эти сигналы и подает их в линию 14 передачи данных через интерфейс 53. В ситуации, когда сигнал обмена данными принимается из линии 14 передачи данных, стрелки должны изменить свое направление. В наиболее простой конфигурации блок 39 может просто представлять собой точку ветвления, которая соединяет линию 14 передачи данных с обоими фильтрами 37 и 38.
Должно быть ясно, что возможны другие конфигурации надводных и подводных диплексоров 35 и 36. В частности, можно использовать любой диплексор, известный специалистам в данной области техники.It should be clear that other configurations of surface and
В процессе функционирования сигналы обмена данными, которые одновременно принимаются от высокочастотного модема и низкочастотного модема мультиплексируются диплексором в линию 14 передачи данных, причем диплексор на другой стороне линии 14 передачи данных выполняет демультиплексирование объединенного сигнала и подает демультиплексированные сигналы обмена данными на соответствующий высокочастотный или низкочастотный модем. Так как сигналы обмена данными модемов разных типов передаются в разных частотных диапазонах, они не вызывают взаимных помех и не ухудшают связь. Соответственно между надводным центром 11 управления и подводной установкой 12 может быть установлена высокоскоростная передача данных при использовании существующего шлангокабеля и без необходимости замены надводных и подводных низкочастотных модемов.During operation, data exchange signals that are simultaneously received from the high-frequency modem and the low-frequency modem are multiplexed by the diplexer into the
Подводная установка 12 может быть адаптирована для эксплуатации на глубине более 1000 м, 2000 м или даже более 3000 м. Соответственно замена компонент подводной установки 12 является очень дорогой операцией. С помощью изобретения открывается возможность установки новой компоненты, такой как MCM или WCM, для которых требуются высокие скорости передачи данных, без необходимости замены уже установленной компоненты подводной установки 12. При этом существующая связь, осуществляемая с помощью низкочастотных модемов между надводным центром 11 управления и подводной установкой 12, продолжает функционировать, позволяя избежать обязательной модификации каких-либо ранее установленных подводных модулей, которые осуществляют связь через модемы 22.
На фиг. 1 показаны три подводных низкочастотных модема 22 и один подводный высокочастотный модем 32. Должно быть ясно, что можно использовать любое другое количество модемов, например от 1 до 15 низкочастотных модемов 22 и 1, 2 или боле высокочастотных модемов 32, причем их количество выбирают в соответствии с количеством подводных модулей, для которых требуется модемная связь.In FIG. 1 shows three underwater low-
На фиг. 1 модуль 40 распределения сигналов может, например, содержать концентратор, подсоединенный к подводному диплексору 36, к которому подсоединено множество подводных низкочастотных модемов 22. Для обеспечения связи низкочастотные модемы 21 и 22 могут использовать схему многоточечной связи.In FIG. 1, the
Подводные модемы 22 и 32 могут составлять часть соответствующего подводного модуля, который использует их для обмена данными, например они могут быть встроены в корпус соответствующего модуля. Модем 32 может, например, составлять часть нового управляющего модуля, который установлен под водой.The
На фиг. 1 показаны модемы разных типов, осуществляющие связь в первом и втором частотных диапазонах, причем сигналы связи объединяются с использованием диплексоров. Должно быть ясно, что в других конфигурациях может быть использовано больше двух разных типов модемов, а вместо диплексора для объединения/разделения более двух частотных диапазонов, например трех или боле частотных диапазонов, можно использовать мультиплексор.In FIG. 1 shows various types of modems that communicate in the first and second frequency ranges, and the communication signals are combined using diplexers. It should be clear that in other configurations more than two different types of modems can be used, and instead of a diplexer, a multiplexer can be used to combine / separate more than two frequency ranges, for example, three or more frequency ranges.
На фиг. 3 показана возможная конфигурация подводного модуля 40 распределения сигналов, в которой несколько подводных высокочастотных модемов 32 подсоединены к модулю 40, но которая в остальном аналогична конфигурации по фиг. 1. Соответственно приведенные выше описания полностью применимы к варианту, показанному на фиг. 3.In FIG. 3 shows a possible configuration of an underwater
Подводный модуль 40 распределения сигналов содержит диплексор 36, который подсоединен к линии 14 передачи данных через первый интерфейс (например, интерфейс 53 на фиг. 2). Со стороны первого интерфейса 51 диплексора, через который передают сигналы связи в первом частотном диапазоне, диплексор 36 подсоединен к концентратору 42. Концентратор 42 распределяет сигнал связи на несколько подсоединенных к нему подводных низкочастотных модемов 22. В варианте, показанном на фиг. 3, концентратор 42 просто содержит точку ветвления, в которой объединяются линии связи, идущие к разным подводным низкочастотным модемам 22. Должно быть ясно, что возможны другие конфигурации концентратора 42. Хотя здесь используется достаточно простая конфигурация, надводный низкочастотный модем может осуществлять связь с каждым из подводных низкочастотных модемов 22, например, путем использования многоточечного способа, согласно которому надводный модем 21 последовательно опрашивает каждый из подводных низкочастотных модемов 22.The underwater
В конфигурации по фиг. 3 подводный модуль 40 распределения сигналов, кроме того, содержит умножитель 41 доступа. Умножитель 41 доступа подсоединен к диплексору 36, например, через второй интерфейс 52. Он, кроме того, подсоединен к каждому из подводных высокочастотных модемов. Мультиплексор 41 доступа может, например, использовать стек протокола сети Интернет (IP) для агрегирования трафика, принимаемого от подводных высокочастотных модемов, и передавать агрегированный трафик на надводный высокочастотный модем 31, где передача данных может выполняться, как это было сформулировано выше (например, с использованием схемы OFDM). Сам мультиплексор 41 доступа может действовать как модем на каждом из его интерфейсах.In the configuration of FIG. 3, the underwater
Следует ясно понимать, что в других конфигурациях связь между надводным высокочастотным модемом 31 и каждым из подводных высокочастотных модемов 32 может выполняться без использования мультиплексора 41 доступа, например, путем использования других схем связи, таких как многоточечная схема.It should be clearly understood that in other configurations, communication between the surface high-
Использование подводного модуля 40 распределения сигналов не является обязательным, и может быть обеспечен только один подводный частотный мультиплексор 36, к которому подсоединены один или несколько подводных высокочастотных/низкочастотных модемов. В других конфигурациях подводный частотный мультиплексор 36 может быть предусмотрен отдельно от подводного модуля 40 распределения сигналов. Кроме того, следует ясно понимать, что может быть предусмотрено только что-то одно: умножитель 41 доступа или концентратор 42, и что конечно можно предусмотреть, чтобы оба эти блока были отделены друг от друга, например, в соответствующем подводном модуле распределения сигналов.The use of an underwater
На фиг. 4 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ согласно варианту настоящего изобретения, который может выполняться в любой из систем, показанных и описанных применительно к фиг. 1 и 3. На шаге 101 надводный низкочастотный модем предает сигнал связи. На шаге 102 надводный высокочастотный модем также передает сигнал связи. Заметим, что шаги 101 и 102 могут выполняться одновременно.In FIG. 4 is a flowchart illustrating a method according to an embodiment of the present invention, which may be performed in any of the systems shown and described with reference to FIG. 1 and 3. In
Оба сигнала связи принимаются на надводном частотном мультиплексоре, и на шаге 103 выполняется частотное мультиплексирование. При частотном мультиплексировании сигнал связи синтезируют из обоих принятых сигналов связи, где для каждого из принятых сигналов связи используют разный частотный спектр, который содержит модулированную информацию. Как упоминалось выше, частотное мультиплексирование может выполняться диплексором, таким как диплексор, показанный и описанный со ссылками на фиг. 2.Both communication signals are received at the surface frequency multiplexer, and at
Сигнал мультиплексора передается по линии передачи данных на шаге 104. Таким образом, оба сигнала связи транспортируют по одной и той же физической линии передачи данных, но в разных частотных диапазонах, так что эти сигналы не вызывают взаимных помех. Мультиплексированный сигнал получают в подводном частотном мультиплексоре на шаге 105. На шаге 106 принятый сигнал демультиплексируют. В этом примере с диплексором, показанным на фиг. 2, на каждый из интерфейсов 51 и 52 подают, например, демультиплексированный сигнал связи в соответствующем частотном диапазоне.The multiplexer signal is transmitted on the data line in
На шаге 107 сигнал связи в низкочастотном диапазоне передают на подводный низкочастотный модем (например, через интерфейс 51 диплексора 36). На шаге 108 сигнал связи в высокочастотном диапазоне передают на подводный высокочастотный модем (например, через интерфейс 52 диплексора). На этом выполнение способа заканчивается.At
Как можно видеть из вышеизложенного, благодаря использованию одной и той же физической линии передачи данных данный способ позволяет обеспечить связь между низкочастотными надводными и подводными модемами и между высокочастотными надводными и подводными модемами. Таким образом, можно обновить систему связи на низкочастотных модемах на систему связи, где используется схема пересылки данных OFDM, без нарушения работы системы связи на низкочастотных модемах.As can be seen from the foregoing, by using the same physical data line, this method allows communication between low-frequency surface and underwater modems and between high-frequency surface and underwater modems. Thus, it is possible to upgrade a communication system on low-frequency modems to a communication system where the OFDM data transfer scheme is used without disrupting the communication system on low-frequency modems.
Следует ясно понимать, что сигналы связи в общем случае являются аналоговыми сигналами связи, и что шаги, показанные на фиг. 4, могут быть не дискретными шагами, а выполняться непрерывно и, по существу, одновременно (например, только с короткими задержками, обусловленными электрическими компонентами надводных и подводных частотных мультиплексоров, системой проводов и электронными компонентами соответствующих модемов). С другой стороны, конечно, возможно, что будет выполняться цифровая обработка принимаемых данных, например, в частотном мультиплексоре, в умножителе доступа и т.п.It should be clearly understood that communication signals are generally analog communication signals, and that the steps shown in FIG. 4 may not be discrete steps, but performed continuously and essentially simultaneously (for example, only with short delays due to the electrical components of the surface and underwater frequency multiplexers, the wire system, and the electronic components of the corresponding modems). On the other hand, of course, it is possible that digital processing of the received data will be performed, for example, in a frequency multiplexer, in an access multiplier, etc.
Подытоживая сказанное, можно утверждать, что раскрытые здесь варианты позволят увеличить полосу пропускания, доступную для обмена данными между надводным центром управления и подводной установкой без нарушения работы существующей системы связи, имеющей меньшую полосу пропускания. Эти обе системы связи могут функционировать совместно. Поскольку обе эти системы могут осуществлять связь по одному и тому же шлангокабелю, не нарушая работу друг друга, подводную установку можно обновлять шаг за шагом, например, обновляя модули, содержащие низкочастотный модем, или добавляя новые модули. Линию связи можно обновить с помощью надводного/подводного частотного мультиплексора, который можно разработать в виде пассивных блоков, не требующих источника питания. Таким образом, обновление раскрытой здесь подводной системы связи осуществляется относительно просто и является экономически эффективным.Summarizing the above, it can be argued that the options disclosed here will increase the bandwidth available for data exchange between the surface control center and the underwater installation without disrupting the existing communication system with a smaller bandwidth. Both of these communication systems can function together. Since both of these systems can communicate over the same umbilical cable without disrupting each other, the underwater installation can be updated step by step, for example, by updating modules containing a low-frequency modem, or by adding new modules. The communication line can be updated using the surface / underwater frequency multiplexer, which can be developed in the form of passive units that do not require a power source. Thus, updating the submarine communication system disclosed herein is relatively simple and cost-effective.
Claims (15)
где подводная система (10) обмена данными содержит:
надводный высокочастотный модем (31), адаптированный для компоновки в надводной системе (11) управления и выполнения обмена данными во втором частотном диапазоне, причем частоты второго частотного диапазона больше частот первого частотного диапазона,
подводный высокочастотный модем (32), адаптированный для компоновки в подводной установке (12) и выполнения обмена данными в указанном втором частотном диапазоне,
надводный частотный мультиплексор (35), адаптированный для соединения надводного низкочастотного модема (21) и надводного
высокочастотного модема (31) с указанной линией (14) передачи данных,
подводный частотный мультиплексор (36), адаптированный для соединения подводного низкочастотного модема (22) и подводного высокочастотного модема (32) с указанной линией (14) передачи данных,
где надводный и подводный частотные мультиплексоры (35, 36) сконфигурированы так, что они позволяют обеспечить одновременный обмен данными между надводным и подводным низкочастотными модемами (2, 22) в первом частотном диапазоне и между надводным и подводным высокочастотными модемами (31, 32) во втором частотном диапазоне по указанной линии (14) передачи данных.1. An underwater data exchange system for providing data exchange between a surface control system (11) and an underwater installation (12), in which a surface control system (11) comprises a surface low-frequency modem (21) adapted to perform data exchange in the first frequency range, and in which the underwater installation (12) contains an underwater low-frequency modem (22), adapted to perform data exchange in the specified first frequency range, and the above surface low-frequency modem (21) is connected to the underwater low -frequency modem (22) line (14) transmitting data umbilical (13) which connects the above-water system (11) is a subsea installation (of 12)
where the underwater data exchange system (10) comprises:
a surface high-frequency modem (31) adapted for arrangement in a surface system (11) of control and data exchange in the second frequency range, the frequencies of the second frequency range being higher than the frequencies of the first frequency range,
underwater high-frequency modem (32), adapted for layout in an underwater installation (12) and to perform data exchange in the specified second frequency range,
surface frequency multiplexer (35), adapted for connecting a surface low frequency modem (21) and surface
high-frequency modem (31) with the specified data line (14),
an underwater frequency multiplexer (36) adapted to connect an underwater low-frequency modem (22) and an underwater high-frequency modem (32) with the specified data line (14),
where the surface and underwater frequency multiplexers (35, 36) are configured so that they allow simultaneous data exchange between the surface and underwater low-frequency modems (2, 22) in the first frequency range and between the surface and underwater high-frequency modems (31, 32) in the second frequency range on the specified data line (14).
фильтр нижних частот или полосовой фильтр (37), адаптированный для пропускания частот первого частотного диапазона и подсоединенный между первым интерфейсом (51) и третьим интерфейсом (53), и
фильтр высоких частот или полосовой фильтр (38), адаптированный для пропускания частот второго частотного диапазона и подсоединенный между вторым интерфейсом (52) и третьим интерфейсом (53).8. The underwater communication system according to claim 1 or 2, in which each frequency multiplexer (35, 36) contains a first interface (51) for the corresponding low-frequency modem, a second interface (52) for the corresponding high-frequency modem, and a third interface (53) for the line data transmission, and the frequency multiplexer (35, 36), in addition, contains:
a low-pass filter or a band-pass filter (37) adapted to pass the frequencies of the first frequency range and connected between the first interface (51) and the third interface (53), and
a high-pass filter or a band-pass filter (38) adapted to pass the frequencies of the second frequency range and connected between the second interface (52) and the third interface (53).
выполнение обмена данными между надводным и подводным низкочастотными модемами (21, 22) в первом частотном диапазоне,
выполнение обмена данными между надводным высокочастотным модемом (31), скомпонованным в надводной системе управления, и подводным высокочастотным модемом (32), скомпонованным в подводной установке (12), во втором частотном диапазоне, причем частоты второго частотного диапазона больше частот первого частотного диапазона,
где надводный низкочастотный модем (21) и надводный высокочастотный модем (31) подсоединены к линии (14) передачи данных подводным частотным мультиплексором (35), и где подводный низкочастотный модем (22) и подводный высокочастотный модем (32) соединены с линией (14) передачи данных подводным частотным мультиплексором (36), причем способ дополнительно содержит:
выполнение частотного мультиплексирования и демультиплексирования каждым из надводных и подводных частотных мультиплексоров (35, 36), что позволяет осуществлять одновременный обмен данными между надводными и подводными низкочастотными модемами (21, 22) в первом частотном диапазоне и между надводными и подводными высокочастотными модемами (31, 32) во втором частотном диапазоне по линии (14) передачи данных.14. A method for exchanging data between a surface control system (11) and an underwater installation (12), where the surface control system (11) comprises a surface low frequency modem (21), and where the underwater installation (12) comprises an underwater low frequency modem (22), moreover, the surface low-frequency modem (21) is connected to the underwater low-frequency modem (22) by a data cable (14) of the umbilical (13), which connects the surface control system (11) to the underwater installation (12), the method comprising:
the exchange of data between surface and underwater low-frequency modems (21, 22) in the first frequency range,
performing data exchange between the surface high-frequency modem (31) arranged in the surface control system and the underwater high-frequency modem (32) arranged in the underwater installation (12) in the second frequency range, the frequencies of the second frequency range being higher than the frequencies of the first frequency range,
where the surface low-frequency modem (21) and the surface high-frequency modem (31) are connected to the data transmission line (14) by the underwater frequency multiplexer (35), and where the underwater low-frequency modem (22) and the underwater high-frequency modem (32) are connected to the line (14) transmitting data by an underwater frequency multiplexer (36), the method further comprising:
performing frequency multiplexing and demultiplexing by each of the surface and underwater frequency multiplexers (35, 36), which allows simultaneous data exchange between surface and underwater low-frequency modems (21, 22) in the first frequency range and between surface and underwater high-frequency modems (31, 32 ) in the second frequency range on the data line (14).
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP11165917.3 | 2011-05-12 | ||
| EP11165917.3A EP2523357B1 (en) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | Subsea data communication system and method |
| PCT/EP2012/057456 WO2012152574A1 (en) | 2011-05-12 | 2012-04-24 | Subsea data communication system and method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013155195A RU2013155195A (en) | 2015-06-20 |
| RU2565503C2 true RU2565503C2 (en) | 2015-10-20 |
Family
ID=44168179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013155195/08A RU2565503C2 (en) | 2011-05-12 | 2012-04-24 | Underwater data communication system and data communication method |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9049014B2 (en) |
| EP (1) | EP2523357B1 (en) |
| CN (1) | CN103518332B (en) |
| BR (1) | BR112013028973B1 (en) |
| RU (1) | RU2565503C2 (en) |
| WO (1) | WO2012152574A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2778080C1 (en) * | 2021-10-01 | 2022-08-15 | Акционерное общество "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (АО "НПЦАП") | Control system of the underwater mining complex |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO334786B1 (en) * | 2011-09-02 | 2014-05-26 | Subc Solutions As | Underwater control modules and related procedures |
| EP2833591A1 (en) * | 2013-07-31 | 2015-02-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Subsea data communication interface unit |
| GB2517727B (en) * | 2013-08-29 | 2016-05-11 | Ge Oil & Gas Uk Ltd | Digitally generated communication on power based on separately modulated power and data signals |
| GB2518606A (en) * | 2013-09-19 | 2015-04-01 | Vetco Gray Controls Ltd | Transmitting electrical power and data |
| US10876369B2 (en) | 2014-09-30 | 2020-12-29 | Hydril USA Distribution LLC | High pressure blowout preventer system |
| US10048673B2 (en) | 2014-10-17 | 2018-08-14 | Hydril Usa Distribution, Llc | High pressure blowout preventer system |
| CN107002481B (en) | 2014-09-30 | 2020-02-07 | 海德里尔美国配送有限责任公司 | Safety Integrity Level (SIL) rating system for blowout preventer control |
| US10196871B2 (en) | 2014-09-30 | 2019-02-05 | Hydril USA Distribution LLC | Sil rated system for blowout preventer control |
| US9989975B2 (en) | 2014-11-11 | 2018-06-05 | Hydril Usa Distribution, Llc | Flow isolation for blowout preventer hydraulic control systems |
| US9759018B2 (en) | 2014-12-12 | 2017-09-12 | Hydril USA Distribution LLC | System and method of alignment for hydraulic coupling |
| US9528340B2 (en) | 2014-12-17 | 2016-12-27 | Hydrill USA Distribution LLC | Solenoid valve housings for blowout preventer |
| MX2017008080A (en) | 2014-12-17 | 2017-09-28 | Hydril Usa Distrib Llc | Power and communications hub for interface between control pod, auxiliary subsea systems, and surface controls. |
| US9828824B2 (en) * | 2015-05-01 | 2017-11-28 | Hydril Usa Distribution, Llc | Hydraulic re-configurable and subsea repairable control system for deepwater blow-out preventers |
| EP3163013B1 (en) * | 2015-10-30 | 2018-09-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Subsea communication adapter |
| JP6715464B2 (en) * | 2015-11-06 | 2020-07-01 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Power transmitter and power receiver |
| WO2017102034A1 (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-22 | Abb Schweiz Ag | Arrangement for subsea housing of electric components |
| US9935661B2 (en) * | 2016-02-16 | 2018-04-03 | Thomson Licensing | Apparatus and method for controlling a filter in a signal communication device |
| EP3642684B1 (en) * | 2018-08-24 | 2021-10-06 | Baidu.com Times Technology (Beijing) Co., Ltd. | Data transfer logic for transferring data between sensors and planning and control of autonomous driving vehicle |
| CN113259005B (en) * | 2021-05-11 | 2023-02-24 | 重庆大学 | Distributed digital pre-equalization system and method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2352376A (en) * | 1999-04-27 | 2001-01-24 | Well Intelligence Technologies | Telemetry system in which data signals are modulated on power signals |
| RU2178951C1 (en) * | 2001-04-10 | 2002-01-27 | Московский государственный авиационный институт (технический университет) | Local data check and acquisition system |
| EP1536572A1 (en) * | 2003-11-26 | 2005-06-01 | ADS Enterprises NZ Ltd. | Power line communication system |
| RU2407149C2 (en) * | 2006-07-24 | 2010-12-20 | Сименс Акциенгезелльшафт | Method and modem for underwater communication over electric power transmission line |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4335464A (en) | 1980-01-24 | 1982-06-15 | Paradyne Corporation | Dual multipoint data transmission system modem |
| US4785448A (en) * | 1987-02-25 | 1988-11-15 | Reichert Andrew R | System for communicating digital data on a standard office telephone system |
| CN1308461A (en) * | 2001-01-05 | 2001-08-15 | 南京师范大学 | Middle layer multidimensional frequency transmission method for cable TV network |
| US6657551B2 (en) | 2001-02-01 | 2003-12-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Downhole telemetry system having discrete multi-tone modulation and dynamic bandwidth allocation |
| US20030011489A1 (en) | 2001-06-19 | 2003-01-16 | Baker Hughes, Inc. | Full duplex discrete multi-tone modulation for use in oil field well logging applications |
| AU2002354619A1 (en) * | 2001-07-13 | 2003-01-29 | Centillium Communications, Inc. | Application of metering tones to a dsl and voice communications system |
| US7436842B2 (en) * | 2001-10-11 | 2008-10-14 | Serconet Ltd. | Outlet with analog signal adapter, a method for use thereof and a network using said outlet |
| US7042367B2 (en) | 2002-02-04 | 2006-05-09 | Halliburton Energy Services | Very high data rate telemetry system for use in a wellbore |
| US7261162B2 (en) | 2003-06-25 | 2007-08-28 | Schlumberger Technology Corporation | Subsea communications system |
| CN1615013A (en) * | 2003-11-05 | 2005-05-11 | 华为技术有限公司 | System for realizing wideband inserting in wireless Tv-set network |
| KR100582728B1 (en) * | 2004-01-30 | 2006-05-22 | 삼성전자주식회사 | Cable modem and method for filtering is based on band width |
| GB2417656B (en) | 2004-08-24 | 2009-02-11 | Vetco Gray Controls Ltd | Communication apparatus |
| CN1878109A (en) * | 2006-07-06 | 2006-12-13 | 魏强 | HFC network high-frequency broadband access technique |
| ES2718886T3 (en) * | 2007-03-23 | 2019-07-05 | Optis Wireless Technology Llc | ACK / NACK downlink signal transmission |
| JP5388269B2 (en) * | 2008-05-02 | 2014-01-15 | 株式会社Ｎｔｔドコモ | Communication device in mobile communication system |
| JP5754899B2 (en) * | 2009-10-07 | 2015-07-29 | ソニー株式会社 | Decoding apparatus and method, and program |
| US20110169579A1 (en) * | 2010-01-08 | 2011-07-14 | James Dodrill | Method and apparatus for increasing distribution of jitter within a random number generator |
| JP5492015B2 (en) * | 2010-02-03 | 2014-05-14 | 株式会社日立製作所 | Low-frequency common leaky antenna, base station apparatus using the same, and short-range detection system |
-
2011
- 2011-05-12 EP EP11165917.3A patent/EP2523357B1/en not_active Revoked
-
2012
- 2012-04-24 BR BR112013028973-2A patent/BR112013028973B1/en not_active IP Right Cessation
- 2012-04-24 RU RU2013155195/08A patent/RU2565503C2/en active
- 2012-04-24 WO PCT/EP2012/057456 patent/WO2012152574A1/en active Application Filing
- 2012-04-24 CN CN201280022890.5A patent/CN103518332B/en not_active Expired - Fee Related
- 2012-04-24 US US14/117,328 patent/US9049014B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2352376A (en) * | 1999-04-27 | 2001-01-24 | Well Intelligence Technologies | Telemetry system in which data signals are modulated on power signals |
| RU2178951C1 (en) * | 2001-04-10 | 2002-01-27 | Московский государственный авиационный институт (технический университет) | Local data check and acquisition system |
| EP1536572A1 (en) * | 2003-11-26 | 2005-06-01 | ADS Enterprises NZ Ltd. | Power line communication system |
| RU2407149C2 (en) * | 2006-07-24 | 2010-12-20 | Сименс Акциенгезелльшафт | Method and modem for underwater communication over electric power transmission line |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2778080C1 (en) * | 2021-10-01 | 2022-08-15 | Акционерное общество "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (АО "НПЦАП") | Control system of the underwater mining complex |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103518332B (en) | 2016-12-28 |
| US20140321341A1 (en) | 2014-10-30 |
| CN103518332A (en) | 2014-01-15 |
| EP2523357B1 (en) | 2013-09-18 |
| US9049014B2 (en) | 2015-06-02 |
| EP2523357A1 (en) | 2012-11-14 |
| RU2013155195A (en) | 2015-06-20 |
| WO2012152574A1 (en) | 2012-11-15 |
| BR112013028973B1 (en) | 2022-05-10 |
| BR112013028973A2 (en) | 2017-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2565503C2 (en) | Underwater data communication system and data communication method | |
| RU2369970C2 (en) | Method, device and system for transfer and reception of non-coded channel information in multiplexing system with orthogonal frequency dividing channelling | |
| US8199798B2 (en) | Method and modem for subsea power line communication | |
| US20100052940A1 (en) | Power line communication device for subsea well | |
| CN102422550B (en) | Method and device for reducing interference between a power line carrier signal and a VDSL type signal | |
| CN1430837A (en) | Telephone outlet and system for local area network over telephone lines | |
| EP3104532B1 (en) | Method and system for synchronizing lines in osd system, and vectorization control entity | |
| US11280150B2 (en) | Subsea control system | |
| EP2670950B1 (en) | Subsea communication system | |
| EP3103207B1 (en) | Method and apparatus for providing twisted pair multilink communications | |
| US6262972B1 (en) | Digital multitone communication trunk | |
| SE515218C2 (en) | Device and method for cable TV networks | |
| NO20160231A1 (en) | Method, modem and system for communication of digital data on subsea power line | |
| WO2016061744A1 (en) | Data transmission apparatus and method | |
| CN114050865B (en) | Data transmission device, chip and electronic equipment | |
| US9425857B2 (en) | Method and device for secured sharing of signals for crosstalk cancellation | |
| WO2023081294A1 (en) | Devices, systems and methods for transmitting data compliant with home networking standard over twisted pair cables | |
| CN101820483A (en) | Mining surface-underground communication system | |
| CN101848289A (en) | Mining aboveground-underground communication method | |
| KR20120036458A (en) | Transmission apparatus using orthogonal frequency division multiplexing | |
| CN101980520A (en) | High speed data transmission method and network transmission system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210329 |